真空高压气淬最新工艺与设备

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1、真空高压气淬最新工艺与设备作者:高文栋马卫东时间:2007-1-9正文:一．前言真空气淬的基本概念是在真空炉内被加热的工件使用惰性气体快速冷却，得到需要的组织和性能。为了减小零件的热处理畸变，减少工件油淬的污染【气淬后工件免清洗】，将高压气淬技术替代真空油淬冷却技术一直是欧洲热处理界内研究的主要课题之一，自从20世纪七十年代末开发出了首台0.2MPa的真空气淬炉后，真空高压气淬炉技术飞速发展，到目前为止，1-20巴（bar）压力下的中性或惰性气体中的冷却的高压气淬炉、40bar超高压气淬炉及其真空热处理成套技术已经得到很大的推广，在我

2、国随着科技的发展以及环保、节能的要求，热处理迫切需要清洁生产，真空高压气淬热处理技术使用已成为当前先进热处理生产技术的主要标志之一。以其无氧化、少畸变、无二次清洗等特征越来越受到我国热处理行业的普遍重视和关注。二．真空高压气淬技术的优越性1.少畸变金属零件在热处理过程中形状和尺寸变化是不可避免的,过大和不均匀的畸变会增加加工余量或使之报废，对有些经热处理后不再进行磨削加工的零件，畸变会零件失去互换性或增大使用配合间隙，因此对高速钢、高碳高合金模具钢、工模具、淬火直接使用的齿轮类等工件而言，尽量减小畸变是何等重要！热处理工件影响因素较多

3、，除与材料、内应力、加工工序、工件摆放方式、温度、冷速等等有关系外，畸变主要发生在冷却阶段,尤其是在淬火冷却过程工件会产生最大程度的畸变。均匀的冷却、减小工件表面和心部的温差是减小畸变的基本措施，因此冷却介质和冷却方式的选择至关重要，真空高压气淬技术对上述材料及工件而言恰恰提供了最佳的冷却介质和冷却方式，事实证明：先进的真空高压气淬技术是热处理工件少畸变的有效途径之一。目前它已成为优质工模具不可或缺和首选的热处理工艺.2．无氧化无污染真空加热和高压气淬捆绑技术构成了无氧化、清洁热处理技术，也是当前热处理生产技术先进程度的主要标志之一。

4、真空热处理和高压气淬不仅可实现钢件的无氧化、无脱碳，气淬后工件表面光亮，无需进行二次清洗。彻底实现生产的无污染和工件的少畸变，因而它还属于清洁和精密生产技术范畴。3.无增碳大家知道：高速钢和高碳高合金模具钢、工模具经过真空加热油中淬火后，一般在油气膜的瞬间表面会产生增碳现象，由于增碳致使在工具钢的刃部和一些模具的薄壁部分表面出现由合金碳化物构成的高硬度白亮层，这样会对工件带来危害，表现为脆性很大，使用时易崩刃。另外高速钢的熔点较低，淬火加热的奥氏体化温度接近熔点，在真空中加热时，零件表面得到很大程度的净化，使表层原子保持较高的活性，在

5、真空下的油淬火冷却时，增碳会进一步降低熔点，以致表面局部出现熔化现象，所以高碳高合金工模具钢真空加热后在油中淬火增碳存在致命危害，高压气淬杜绝了这一现象。4.节能及成本低廉由于气淬后工件少畸变，工件后续加工量减少或免加工，进而降低成本。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn由于气淬后工件光亮无污染，免除二次清洗工序，进而降低成本。由于气淬介质使用的是中性或惰性气体，对贵重气体加设回收装置，对石油暴涨的今天，进而降低成本。三．气体种类及导热能力的选择常用的各种冷却气体是：N2、H2、He

6、和Ar，它们的导热能力有很大差别，H2的冷却能力最强【冷却能力为1】，He次之【冷却能力为0.83】，N2第三【冷却能力为0.67】;Ar最差【冷却能力为0.57】。H2使用较为危险，He和Ar价格太高【2MPa以上压力以用He居多，每次淬火后必须考虑回收】，N2的冷却能力虽然较差，但其价格最低，且安全，故使用最广。四．气淬冷却速度是高压气淬炉本身关键技术的绝定因素1．体导热能力【上述已论】2．冷却气体的风量。在设备体积一定时，风量与风速成正比，风量增加冷却速度加大。风量与炉内风速成正比，因此冷却气体的风量是高压气淬炉性能的一个重要指

7、标。3．冷却气体的风速。冷却气体的风量增加固然冷却速度加大，但是合理的炉内结构是降低降低压力损失，提高炉内冷却气体风速，进而提高冷却气体的风量的至关因素。4．冷却速度虽然随气淬压力的增加而加大，负压（＜1bar＝高流率气冷）＜加压（1bar～5bar）＜气冷高压（6bar～20bar）气冷＜超高压（20bar以上）。说明：使用6bar高压氮气冷却淬火时被冷却的负载只能是松散型的，高速钢（W6Mo5Cr4V2）可淬透至70～100mm，高合金热作模具钢（如4Cr5MoSiV）可达25～100mm，高合金冷作模具钢（如Cr12）可达80～

8、100mm。使用10bar高压氮气冷却淬火时，被冷却负载可以是密集型的，比6bar冷却时负载密度提高约30％～40％。用20bar超高压氮气或氦气和氮气的混合气冷却淬火时，被冷却负载是密集的并可捆绑在一起。其密度较6ba